DE19929503B4

DE19929503B4 - IR-Thermometer für unterschiedliche Messorte

Info

Publication number: DE19929503B4
Application number: DE19929503A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Kraus; Frank Dr. Beerwerth; Klaus Amsel
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 1999-06-28
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2019-06-29
Also published as: JP2001029317A; TW463038B; DE19929503A1; EP1065486A1; JP4627842B2; US6789936B1

Abstract

Infrarot-Thermometer mit einem Infrarotsensor und einer Messspitze, die eine Strahleneintrittsöffnung aufweist, durch die Infrarot-Strahlung von einem Messort zum Infrarot-Sensor gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Messkopf (5) aufweist, der auf die Messspitze (2) aufsetzbar ist, sodass ein Arbeitsmodus des Thermometers geändert ist, wenn der Messkopf (5) auf die Messspitze (2) aufgesetzt ist.

Description

Um einem klinischen Thermometer zur Erfassung einer von einem Trommelfell ausgehenden Infrarotstrahlung die Eliminierung messtechnische Fehler zu ermöglichen, welche durch subjektive Unterschiede und Varianten in der Handhabung des Thermometers verursacht werden, sowie um stets eine stabile und exakte Temperaturmessung durchzuführen ist in der EP0588631A2 ein klinisches Thermometer zum Umwandeln der von einem Trommelfell oder einem äußeren Gehörgang in der Nähe des Trommelfells ausgehenden Infrarotstrahlung in eine elektrisches Signal vorgesehen. Das Infrarotthermometer weist einen annähernd zylindrischen Messkörper, einen Abschnitt mit beschränktem Durchmesser, der an einem Ende des Messkörpers ausgebildet ist und in einen äußeren Gehörgang eingeführt und so deformiert ist, dass er der Form des äußeren Gehörgangs entspricht, sowie einen Infrarotsensor auf, der in dem Abschnitt mit dem beschränkten Durchmesser enthalten und so angeordnet ist, dass er auf das Trommelfell und den äußeren Gehörgang in der Nähe des Trommelfells ausgerichtet ist.
Die US5, 066, 142 und die US5, 833, 367A beschreiben jeweils Schutzkappen für derartige Thermometer. Dabei ist die US5, 066, 142 auf eine Schutzvorrichtung für eine biomedizinisches Thermometer mit einem hervorstehenden, einen Wellenleiter enthaltenden Messfühler gerichtet, die ein transparentes Fenster an dem patientenseitigen Ende des Wellenleiters aufweist, welches den Wellenleiter vor Kontamination schützt aber dennoch Infrarotenergie hin durch lässt. Eine Schutzhülle schützt das transparente Fenster und befestigt dieses auf dem Wellenleiter, wobei entlang des gesamten Wellenleiters Material vorgesehen ist, um diesen zu schützen. Eine äußere Manschette ist über dem transparenten Fenster und dem Wellenleiter Schutzmaterial befestigt um weiteren Schutz zu gewährleisten und eine Befestigungs- und Halteoberfläche für die schützende Messfühlerkappe bereitzustellen. Eine Einmalschutzkappe für den Messfühler hat generell einen dünnen, flachen Rahmen mit einer sich durch diesen erstreckenden Öffnung, welche so dimensioniert ist, dass sie über den Messfühler passt und auf diesem durch eine Übergangspassung gehalten ist. Über die Öffnung im Rahmen der Messfühlerkappe erstreckt sich ein Material, welches sich dehnbar an die Form des Messfühlers anpasst, wenn die Spitze des Messfühlers durch die Öffnung in dem Rahmen geführt wird.
Die US5, 833, 367A beschreibt eine Einmalschutzkappe für ein elektronisches Ohrthermometer, welche aus einem Schaumstoff mit geschlossenen Zellen besteht, der auf eine Folie aus hochdichtem Polyethylenkunststofffilm laminiert ist, die im wesentlichen durchlässig für Inf rarotenergie ist. Die Messfühlerkappe ist hohl und begrenzt einen zentralen Durchgang, der einen größer dimensionierten Messfühler aufnimmt und potentiell eine Vielfalt von unterschiedlichen Messfühlerkonfigurationen aufnehmen kann. Der Schaumstoffaufbau erlaubt der Messfühlerkappe sich über den größer dimensionierten Messfühler zu dehnen und so die Messfühlerkappe während der Benutzung darauf fest zu halten. Die Schaumstoffkonstruktion erlaubt der Messfühlerkappe ebenfalls sich zu deformieren, wenn sie in das Ohr eines Patienten eingeführt wird und so den Ohrkanal des Patienten zu verschließen, um zu verhindern dass Wärme und Licht von außen die Messung beeinflusst. Weiterhin stellt es einen hohen Grat an Dämpfung, Polsterung und Komfort bereit, wie er in vorherigen Einmalmessfühlerkappen nicht verfügbar war. Der Laminatfilm und der Schaumstoff stellen eine für Keime, Flüssigkeiten und andere Sekrete undurchdringliche Barriere dar und reduzieren somit das bereits niedrige Risiko der Kreuzkontamination weiter. Das Design der Messfühlerkappe erleichtert die wiederholgenaue Messung mit einem Temperaturmessgerät basierend auf dem Empfang und der Analyse von der durch eine Trommelfell abgegebenen Infrarotstrahlungsenergie.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Infrarotthermometer das für die Bestimmung der Körpertemperatur an unterschiedlichen Messorten – beispielsweise Ohr, Mund, Stirn, Haut, Schläfe, Rektum oder Achsel – geeignet ist. Im Gegensatz zu Kontaktthermometern für orale, rektale oder axillare Messung ist beim IR-Thermometer allerdings eine spezielle Anpassung an die verschiedenen Messorte notwendig. Für die Messung im Ohr ist eine Messspitze notwendig, die an den Ohrdurchmesser angepasst ist. Weiterhin ist in diesem Fall die Verwendung von Schutzkappen vorteilhaft.
Für Messungen auf der Hautoberfläche, z. B. auf der Stirn oder auf der Schläfe, sind Mittel vorteilhaft, um Fehler durch Reflektion von IR-Strahlung auf der Hautoberfläche zu minimieren. Eine Möglichkeit ist die Abschirmung des Messortes und die Zurückreflektion von IR-Strahlung durch einen entsprechend geformten Spiegel. Es kann jedoch auf den Spiegel verzichtet werden, wenn die Messstelle durch den Messkopf so abgeschirmt wird, dass der von der Haut reflektierte Strahlungsanteil, nicht aus der Umgebung, sondern vom Messkopf selber stammt. Mittels der bekannten Messkopftemperatur lässt sich dann die gemessene (Fortsetzung auf Seite 2 der Beschreibung)
IR-Thermometer für unterschiedliche Messorte
Seit einigen Jahren werden zu Bestimmung der Körpertemperatur Infrarot-Thermometer eingesetzt. Am bekanntesten sind IR-Thermometer zur Messung der Temperatur im Ohr. Da das Ohr sehr leicht zugänglich und gleichzeitig vor äußeren Einflüssen gut geschützt ist, ist hier im Allgemeinen eine genaue Messung der Körpertemperatur möglich. Wegen des Temperaturgradienten im Ohrkanal hängt die gemessene Temperatur allerdings von der Handhabung des Thermometer ab. Problematisch ist dies insbesondere bei kleinen Kindern, bei denen die Messspitze des Thermometers nicht in den Ohrkanal passt. Zusätzliche Ungenauigkeiten können durch Zerumen im Ohrkanal oder durch die Verwendung von verschmutzten Schutzkappen auftreten.
Es sind auch IR-Thermometer im Handel, die für die Temperaturbestimmung unter der Achsel oder auf der Hautoberfläche verwendbar sind. Bei Körpertemperaturmessungen unter der Achsel oder auf der Stirn oder im Bereich der Schläfe ergeben sich jedoch oft Messungenauigkeiten durch äußere Einflüsse. Klinische Untersuchungen zeigen hier größere Differenzen zur oralen oder rektalen Messung als die Temperaturmessung im Ohr.
Die DE 68928306T2 beschreibt zum Beispiel ein klinisches Strahlenthermometer, welches ein optisches Mittel mit einer optischen Führung zum Sammeln von Infrarotstrahlung von einem zu messenden Gegenstand, einen Infrarotsensor zum Umwandeln von durch die optische Führung gesammelter Infrarotstrahlungsenergie in ein elektrisches Signal, temperaturempfindliche Sensormittel zum Messen einer Temperatur des Infrarotsensors, Körpertemperatur-Betriebsmittel zum Berechnen von Körpertemperaturdaten auf der Grundlage von elektrischen Signalen von den temperaturempfindlichen Sensormitteln und eine Anzeigeeinheit zum Darstellen einer Körpertemperatur in Übereinstimmung mit den Körpertemperaturdaten aufweist, bei welchem die temperaturempfindlichen Mittel ein thermisches Gleichgewicht des Infrarotsensors und der optischen Führung erfassen.
Strahlungstemperatur entsprechend korrigieren. Eine Schutzkappe ist für solche Messungen auf der Haut nicht unbedingt notwendig.
Um einen sinnvollen Vergleich der an verschiedenen Körperstellen gemessenen Temperaturen zu ermöglichen, ist es angebracht, über eine entsprechende Rechnung ein Oral-, Rektal- oder Kerntemperaturäquivalent anzugeben. Dabei wird neben der gemessenen Strahlungstemperatur auch die Umgebungstemperatur berücksichtigt, die insbesondere auf die Hauttemperaturen einen starken Einfluß hat. Während einer Messung ist es sinnvoll, einen größeren Bereich auf der Stirn bzw. der Schläfe zu "scannen", d. h., das Thermometer über die Hautoberfläche zu bewegen, und den dabei gemessenen Maximalwert zur Weiterberechnung der Körpertemperatur zu verwenden.
Die angezeigte Körpertemperatur T wird dementsprechend in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur Ta, der gemessenen Temperatur Tb und bei der Kalibrierung des Thermometers zu bestimmenden Parametern d0, ..., d4, beispielsweise gemäß der unten stehenden Formel, berechnet. Dabei wird auch der von der Haut reflektierte Strahlungsanteil berücksichtigt: T = Tb + d0 + d1(Tb – Ta) + d2(Tb – Ta)2 + d3(Tb – Ta)(d4 – Tb)
Ein Ausführungsbeispiel eines Infrarot-Thermometers gemäß der Erfindung ist in 1 schematisch dargestellt. Es handelt sich um ein IR-Thermometer 1 mit einer für eine Messung im Ohr ausgestalteten Meßspitze 2, an der zur Messung auf der Stirn ein entsprechend geformter Meßkopf 5 befestigt werden kann. Dabei wird ein erster Schalter 3 betätigt, durch den das Temperaturberechnungsverfahren bzw. einige Parameter von Ohr- auf Stirnmessung umgeschaltet werden. Weiterhin wird die Meßdauer von beispielsweise einer Sekunde auf 5 Sekunden erhöht, so daß der Benutzer das Thermometer über die Stirn/Schläfe bewegen kann. Das Thermometer zeigt vorteilhafterweise die maximal gemessene Temperatur an.
Wahlweise kann auf die Meßspitze 2 des IR-Thermometers 1 eine Schutzkappe 6 für Messungen im Ohr, der Meßkopf 5 für Messungen auf der Stirn oder zuerst die Schutzkappe 6 und darüber auch der Meßkopf 5 aufgesetzt werden. Ein zweiter Schalter 4 detektiert, ob eine Schutzkappe 6 aufgesetzt ist oder nicht. Das Meßverfahren und die Auswertung werden durch den ersten und zweiten Schalter entsprechend umgeschaltet. Statt zweier Schalter kann natürlich auch ein zweistufiger Schalter vorhanden sein.
Bei einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen IR-Thermometers weist die Meßspitze lediglich eine Strahlungseintrittsöffnung und eine Einrichtung zur Befestigung eines Meßkopfs auf, so daß vor einer Temperaturmessung je nach Meßort immer der jeweils geeignete Meßkopf aufzusetzen ist.
Der Meßkopf weist eine Öffnung auf, durch die Infrarot-Strahlung vom Meßort zur Strahlungseintrittsöffnung der Meßspitze 2 gelangen kann. Um Verschmutzungen der Meßspitze 2 zu vermeiden, kann die Öffnung des Meßkopfs durch ein für Infrarotstrahlung durchlässiges Fenster 9 geschlossen sein. Die dem Meßort gegenüberliegende Fläche 8 des Meßkopfs 5 für eine Temperaturmessung auf der Stirn hat vorzugsweise eine trichterförmige Gestalt.
Das hier beschriebene Thermometer hat folgende Vorteile:

• Das Thermometer kann zur Körpertemperaturbestimmung an unterschiedlichen Meßorten eingesetzt werden, z. B. im Ohr, auf der Stirn oder auf der Schläfe.
• Die unterschiedlichen Meßköpfe sind optimal auf die verschiedenen Meßorte angepaßt.
• Durch das Ändern bzw. den Wechsel des Meßkopfes werden automatisch die unterschiedlichen Berechnungsverfahren für die Körpertemperatur umgeschaltet.

Bei der genauen Bestimmung der Hauttemperatur ist es wichtig, daß die Messung nicht durch von der Haut reflektierte IR-Strahlung aus der Umgebung verfälscht wird. Das bedeutet, daß auch beim scannen über die Haut sichergestellt sein muß, daß keine Strahlung aus der Umgebung in das Thermometer reflektiert werden kann. Soll eine gute und gleichmäßige örtliche Temperaturauflösung erreicht werden, muß der vom Thermometer erfaßte Meßfleck möglichst klein sein und eine konstante Größe haben. Daher muß der Abstand des Thermometers zur Haut und der Winkel zwischen Haut und Thermometer während der Messung konstant gehalten werden.
Beide Forderungen lassen sich durch einen beweglichen Meßkopf erfüllen, der während der Messung immer an der Haut anliegt. Beim Bewegen des Thermometers folgt der Meßkopf 5 der Krümmung der Hautoberfläche, auch wenn sich der Winkel zwischen Thermometer 1 und der Hautoberfläche ändert.
In 2 ist ein solches Thermometer beispielhaft skizziert. Der Meßkopf 5 ist über ein Gelenk 7 mit der Meßspitze 2 des IR-Thermometers 1 verbunden. Der IR-Sensor im IR-Thermometer erfaßt einen kleinen Meßfleck auf der Haut. Die IR-Strahlung wird durch eine entsprechende Optik (IR-Faser, Metall-Rohr, Spiegel, Linsen) zum Sensor geleitet. Der halbkugelförmige Meßkopf 5 verhindert das Eindringen von IR-Strahlung aus der Umgebung und hält gleichzeitig den Abstand zwischen Sensor und Haut konstant. Durch Abnehmen des beweglichen Meßkopfs 5 (und evtl. Aufsetzen eines anderen Meßkopfs) läßt sich das Hautthermometer in ein Ohr-thermometer verwandeln.
Bei einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführung eines erfindungsgemäßen Infrarot-Thermometers ist die Meßspitze 2 schwenkbar am IR-Thermometer befestigt.

Claims

Infrarot-Thermometer mit einem Infrarotsensor und einer Messspitze, die eine Strahleneintrittsöffnung aufweist, durch die Infrarot-Strahlung von einem Messort zum Infrarot-Sensor gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich einen Messkopf (5) aufweist, der auf die Messspitze (2) aufsetzbar ist, sodass ein Arbeitsmodus des Thermometers geändert ist, wenn der Messkopf (5) auf die Messspitze (2) aufgesetzt ist.
Infrarot-Thermometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (5) eine Öffnung aufweist, durch die Infrarot-Strahlung von einem Messort zur Strahleneintrittsöffnung der Messspitze (2) gelangen kann.
Infrarot-Thermometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form des Messkopfs (5) so gewählt ist, dass der Messort gegen aus der Umgebung stammende Infrarot-Strahlung abgeschirmt ist.
Infrarot-Thermometer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei einer Temperaturmessung dem Messort gegenüberliegende Fläche (8) des Messkopfs (5) eine trichterförmige Gestalt hat.
Infrarot-Thermometer nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des Messkopfs (5) durch ein für Infrarotstrahlung durchlässiges Fenster (9) geschlossen ist.
Infrarot-Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarot-Thermometer einen ersten Schalter (3) aufweist, der solange betätigt wird, wie der Messkopf (5) auf die Messspitze (2) aufgesetzt ist, und dass die Berechnung eines Temperaturanzeigewerts aus den Temperaturmesswerten durch die Betätigung des ersten Schalters (3) beeinflusst wird.
Infrarot-Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarot-Thermometer einen zweiten Schalter (4) aufweist, der solange betätigt wird, wie eine Schutzkappe (6) auf die Messspitze (2) aufgesetzt ist, und dass die Berechnung eines Temperaturanzeigewerts aus den Temperaturmesswerten durch die Betätigung des zweiten Schalters (4) beeinflusst wird.
Infrarot-Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkopf (5) in mindestens einer Raumebene schwenkbar ist.
Infrarot-Thermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspitze (2) in mindestens einer Raumebene schwenkbar ist.